Đồ án Nghiên cứu xây dựng mô hình hãm động năng động cơ dị bộ ba giai đoạn có hiệu suất cao

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu xây dựng mô hình hãm động năng động cơ dị bộ ba giai đoạn có hiệu suất cao

1. MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƢƠNG 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP HÃM 4 1.1.MỞ ĐẦU 4 1.2.CẤU TẠO 4 1.2.1.Cấu tạo của Stator 4 1.2.2. Cấu tạo của rotor 5 1.3.NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 6 1.4.PHƢƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ[2] 8 1.5.CÁC PHƢƠNG PHÁP HÃM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ[2] 10 1.5.1.Hãm tái sinh 10 1.5.2.Hãm ngƣợc 11 1.5.3.Hãm động năng 13 CHƢƠNG 2. HÃM ĐỘNG NĂNG BA GIAI ĐOẠN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 18 2.1. MỞ ĐẦU 18 2.2.HỆ THỐNG HÃM ĐỘNG NĂNG BA GIAI ĐOẠN 18 2.2.1.Sơ đồ hệ thống 18 2.2.2.Nguyên lý hoạt động 19 2.3.VI ĐIỀU KHIỂN 8051 20 2.3.1.Các đặc điểm chính của 8051 20 2.3.2.Cấu trúc vi điều khiển 8051 20 2.3.3. Chức năng các chân vi điều khiển 22 2.3.4. Cấu trúc bên trong vi điều khiển 25 CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP HỆ THỐNG HÃM ĐỘNG NĂNG BA GIAI ĐOẠN 34 1
2. 3.1. THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN 34 3.1.1. Mạch nguồn 5V 34 3.1.2. Mạch nguồn 24V 35 3.2. THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN 36 3.2.1. Tính chọn tụ tự kích và nguồn một chiều [11] 36 3.2.2. Thiết kế mạch động lực và điều khiển 47 3.3. SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 49 3.3.1. Sơ đồ thuật toán 49 3.3.2. Chƣơng trình điều khiển 50 3.4. KẾT QUẢ 52 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 2
3. LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình sản xuất và trong các công trình xây dựng hiện đại, các hệ thống truyền động điện luôn đƣợc quan tâm nghiên cứu để nâng cao chất lƣợng sản phẩm. Khi nói đến truyền động điện thì ngƣời ta quan tâm nhất đó là động cơ điện và việc phanh hãm động cơ điện một cách nhanh chóng phù hợp với yêu cầu của hệ thống hoặc trong quá trình hoạt động xảy ra sự cố. Do có nhiều ƣu điểm cả về kinh tế lẫn kỹ thuật nên động cơ không đồng bộ ngày càng đƣợc sử dụng phổ biến trong công nghiệp cũng nhƣ đời sống sinh hoạt hàng ngày. Vì vậy việc hãm động cơ không đồng bộ là một trong những vấn đề quan trọng. Xuất phát từ những vấn đề trên và trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp em đã đƣợc giao đề tài:” Nghiên cứu xây dựng mô hình hãm động năng động cơ dị bộ ba giai đoạn có hiệu suất cao”. Nội dung đồ án bao gồm ba chƣơng: Chƣơng 1: Động cơ không đồng bộ và các phƣơng pháp hãm Chƣơng 2: Hãm động năng ba giai đoạn động cơ không đồng bộ Chƣơng 3: Thiết kế và lắp ráp hệ thống hãm động năng ba giai đoạn Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn, các bạn cùng lớp và giáo viên hƣớng dẫn GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình làm đồ án. 3
4. CHƢƠNG 1. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP HÃM 1.1. MỞ ĐẦU Động cơ điện không đồng bộ (dị bộ) đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong thực tế. Có thể là loại một pha, hai pha hoặc ba pha nhƣng phần lớn là sử dụng máy điện dị bộ ba pha. Công suất có thể từ vài KW cho tới hàng trăm KW và có điện áp từ 100V đến 6000V. Ƣu điểm nổi bật của loại động cơ này là: Cấu tạo đơn giản, đặc biệt là động cơ rotor lồng sóc; so với động cơ một chiều động cơ không đồng bộ có giá thành hạ, vận hành tin cậy, chắc chắn. Ngoài ra động cơ không đồng bộ dùng trực tiếp lƣới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo. Nhƣợc điểm của động cơ không đồng bộ là điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn, riêng đối với động cơ rotor lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu hơn. 1.2. CẤU TẠO Máy điện quay nói chung và máy điện không đồng bộ nói riêng gồm hai phần cơ bản: phần quay (rotor) và phần tĩnh (stator). Khoảng cách giữa phần tĩnh và phần quay là khe hở không khí.[1] 1.2.1. Cấu tạo của Stator Stator gồm hai phần cơ bản: mạch từ và mạch điện. 4
5. stato a b Roto cuôn dây stato Hình 1.1: Cấu tạo động cơ không đồng bộ.[1] a. Mạch từ: Mạch từ của stator đƣợc ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện có chiều dày khoảng 0,3-0,5mm, đƣợc cách điện để chống dòng fuco. Lá thép stator có dạng hình tròn phía trong đƣợc xẻ rãnh. Để giảm dao động từ thông, số rãnh stator và rotor không đƣợc bằng nhau. Mạch từ đƣợc đặt trong vỏ máy. Ở những máy có công suất lớn, lõi thép đƣợc chia thành từng phần và đƣợc ghép lại với nhau thành hình trụ bằng các lá thép nhằm tăng khả năng làm mát cho mạch từ. Vỏ máy đƣợc làm bằng gang đúc chắc chắn, trên vỏ máy có thêm các đƣờng gân tản nhiệt để tăng diện tích tản nhiệt. Tùy theo yêu cầu mà vỏ máy có đế gắn vào bệ máy hay lên sàn nhà hoặc vị trí làm việc, những động cơ công suất lớn thì trên đỉnh có gắn thêm móc giúp di chuyển thuận tiên hơn. Ngoài vở máy còn có nắp máy, trên nắp máy có giá đỡ ổ bi. Trên vỏ máy có hộp đấu dây và một tấm bảng ghi thông tin chi tiết về động cơ. b. Mạch điện: Mạch điện là các dây quấn làm bằng dây dẫn điện đƣợc bọc cách điện và đặt trong các rãnh của lõi thép. Dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong ba dây quấn ba pha stator sẽ tạo ra từ trƣờng quay. Dây quấn bap ha có thể nối sao hoặc tam giác.[1] 1.2.2. Cấu tạo của rotor a. Mạch từ: Cũng giống nhƣ mạch từ stator, mạch từ rotor gồm các lá thép kỹ thuật điện đƣợc cách điện với nhau và đƣợc dập rãnh mặt ngoài ghép lại, tạo thành 5
6. các rãnh theo hƣớng trục, ở giữa có lỗ để gá lắp trục. Rãnh của rotor có thể song song với trục hoặc nghiêng đi một góc nhất định nhằm giảm dao động từ thông và loại trừ một số sóng bậc cao. Ở những máy có công suất lớn rotor còn đƣợc đục các rãnh thông gió dọc thân rotor. b. Mạch điện: Mạch điện rotor của máy điện không đồng bộ thƣờng có hai kiểu: rotor lồng sóc (rotor ngắn mạch) và rotor dây quấn. Rotor lồng sóc trong các rãnh của lõi thép rotor đặt các thanh đồng (hoặc nhôm), các thanh đồng thƣờng đƣợc đặt nghiêng so với trục, hai đầu nối ngắn mạch bằng hai vòng đồng (hoặc nhôm) tạo thành lồng. Rotor dây quấn gồm lõi thép và dây quấn. Lõi thép do các lá thép kỹ thuật điện ghép lại tạo thành các rãnh hƣớng trục. Trong rãnh lõi thép rotor đặt dây quấn ba pha. Dây quấn thƣờng đƣợc nối sao, ba đầu ra nối với ba đầu tiếp xúc bằng đồng (vành trƣợt), đƣợc nối với ba biến trở ngoài để điều chỉnh tốc độ và mở máy.[1] 1.3. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Để xét nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ, ta lấy mô hình máy điện ba pha gồm ba cuộn dây đặt cách nhau trên chu vi máy điện một góc 1200, rotor là cuộn dây ngắn mạch. Khi cung cấp vào ba cuộn dây ba dòng điện của hệ thống điện ba pha có tần số f1 thì trong máy điện sinh ra từ trƣờng quay với tốc độ 60f1/p. Từ trƣờng này cắt thanh dẫn của rô to và stato, sinh ra ở cuộn stato sđđ tự cảm e1 và cuộn dây rô to sđđ cảm ứng e2 có giá trị hiệu dụng nhƣ sau: E1 = 4,44W1Φ1f1kcd1 (1.1) E2 = 4,44W2Φ2f2kcd (1.2) Do cuộn rô to kín mạch, nên sẽ có dòng điện chạy trong các thanh dẫn của cuộn dây này. Sự tác động tƣơng hỗ giữa dòng điện chạy trong dây dẫn rotor và từ trƣờng, sinh ra lực đó là ngẫu lực (hai thanh dẫn nằm cách nhau 6
7. đƣờng kính rotor) nên tạo ra mô men quay. Mô men quay có chiều đẩy stato theo chiều chống lại sự tăng của từ thông móc vòng với cuộn dây. [1] N n1 n S F Hình1.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ Nhƣng vì stato gắn chặt còn rotor lại treo trên ổ bi, do đó rotor phải quay với tốc độ n theo chiều quay của từ trƣờng. Tuy nhiên tốc độ này không thể bằng tốc độ quay của từ trƣờng, bởi nếu n = ntt thì từ trƣờng không cắt các thanh dẫn nữa, do đó không có sđđ cảm ứng, E2= 0 dẫn đến I2 = 0 và momen quay cũng bằng không, rotor quay chậm lại, khi rotor chậm lại thì từ trƣờng lại cắt các thanh dẫn, nên có sđđ, có dòng và momen nên rotor lại quay. Do đó tốc độ quay của rotor khác tốc độ quay của từ trƣờng nên xuất hiện độ trƣợt và đƣợc định nghĩa nhƣ sau: n n s = tt .100% (1.3) ntt Do đó tốc độ quay của rotor có dạng: n = ntt(1 – s) (1.4) Do n # ntt nên (ntt - n) là tốc độ cắt các thanh dẫn rotor của từ trƣờng quay. Vậy tần số biến thiên của sđđ cảm ứng trong rotor biểu diễn bởi: n tt n .p n tt n tt n .p n ttp n tt n f2 = . . sf1 (1.5) 60 n tt 60 60 n tt 7
8. Khi rotor có dòng I2, nó cũng sinh ra một từ trƣờng quay với tốc độ: 60f2 60sf1 n tt2 sntt (1.6) p n tt So với một điểm không chuyển động của stato, từ trƣờng này sẽ quay với tốc độ: ntt2s = ntt2 + n = s.ntt + n = s.ntt + ntt (1-s) = ntt (1.7) Nhƣ vậy so với stato, từ trƣờng quay của rotor có cùng giá trị với tốc độ quay của từ trƣờng stato. 1.4. PHƢƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ[2] Để thành lập phƣơng trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ta dựa vào sơ đồ thay thế với các giả thiết sau: - Ba pha của động cơ là đối xứng. - Các thông số của động cơ không đổi nghĩa là không phụ thuộc vào nhiệt độ, điện trở rotor không phụ thuộc vào tần số dòng điện rotor, mạch từ không bão hòa nên điện kháng X1, X2 không đổi. - Tổng dẫn mạch từ hóa không thay đổi, dòng điện từ hóa không phụ thuộc vào tải mà chỉ phụ thuộc điện áp đặt vào stator động cơ. - Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép. - Điện áp lƣới hoàn toàn sin và đối xứng ba pha. Hình 1.3: Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ. Trong đó: Uf1 : Trị số hiệu dụng điện áp pha stator 8
9. / I1, I 2 , I : Dòng stator, dòng điện rotor đã quy đổi về stator và dòng điện từ hóa. / R1, R , R2 : Các điện trở tác dụng của cuộn dây stator, của mạch từ hóa và của rotor quy đổi về stator. Xµ, X1δ, X2δ: Điện kháng mạch từ hóa, điện kháng tản stator và điện kháng tản rotor đã quy đổi về stator. Phƣơng trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ: 3U 2 R / M = f 1 2 (1.8) R / s R 2 X 2 1 s nm Độ trƣợt tới hạn / R2 sth = (1.9) 2 2 R1 X nm Momen tới hạn 2 3U f 1 Mth = (1.10) 2 2 2 1 R1 R1 X nm Dấu (+) ứng với trạng thái động cơ và dấu (-) ứng với trạng thái máy phát. n n 0 n d m S th M d m M n m M t h 0 M Hình 1.4: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ. 9
10. 1.5. CÁC PHƢƠNG PHÁP HÃM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ[2] Động cơ điện không đồng bộ có ba phƣơng pháp hãm cơ bản: 1.5.1. Hãm tái sinh Hãm tái sinh xảy ra khi: - Nguồn cung cấp có tần số cố định (tải thế năng): Động cơ dƣới tác dụng của tải thế năng làm nó quay nhanh hơn tốc độ đồng bộ của từ trƣờng quay của nguồn AC cung cấp. Đặc tính ω(M) cho biết động cơ làm việc ở chế độ máy phát, cơ năng đƣợc biến thành điện năng trả về nguồn. Moment hãm có tác dụng giữ cho vận tốc động cơ không tăng lên một giá trị xác định và có thể dừng động cơ. - Nguồn cung cấp có tần số điều chỉnh đƣợc: Những động cơ không đồng bộ điều chỉnh tốc độ bằng phƣơng pháp thay đổi tần số hoặc số đôi cực khi giảm tốc độ có thể thực hiện hãm tái sinh. Bằng cách điều chỉnh tần số nguồn thấp hơn vận tốc đang làm việc của động cơ, động cơ sẽ chuyển sang chế độ hãm tái sinh trong đặc tính làm việc mới. Do tần số nguồn có thể điều chỉnh đến triệt tiêu nên phƣơng pháp này có thể dùng để hãm. Điều kiện để hoạt động là nguồn phải điều chỉnh tần số đƣợc (biến tần) và nguồn phải có chức năng nhận năng lƣợng từ tải đƣa ngƣợc về. Độ trƣợt khi xảy ra hãm tái sinh: (1.11) Moment hãm tái sinh: (1.12) 10
11. Hình 1.5.1: Hãm tái sinh với nguồn áp cố định. Hình 1.5.2: Hãm tái sinh với nguồn có tần số thay đổi. 1.5.2. Hãm ngƣợc Xảy ra khi: a) Hãm ngƣợc bằng cách đƣa điện trở phụ lớn vào mạch rotor: Động cơ đang làm việc ở điểm A, ta đóng thêm điện trở hãm lớn ( ) vào mạch rotor, lúc này moment động cơ giảm(M<Mc) nên động cơ giảm tốc độ do sức cản của tải. Động cơ sẽ chuyển sang điểm B rồi C và nếu tải là thế năng thì động cơ sẽ làm việc ổn định ở điểm D, đoạn CD là đoạn hãm ngƣợc. Động cơ làm việc nhƣ một máy phát mắc nối tiếp với lƣới điện. Với: (1.13) 11
12. Hình 1.6.a) Sơ đồ nối dây động cơ dị bộ khi R2f>. b) Đặc tính hãm ngƣợc khi R2f> b) Hãm ngƣợc bằng cách đảo chiều từ trƣờng stator: Khi động cơ đang làm việc ở điểm A, ta đổi chiều từ trƣờng stator (đảo 2 trong 3 pha stator động cơ). Lúc đảo chiều, vì dòng đảo chiều lớn nên phải thêm điện trở phụ vào để hạn chế việc quá dòng cho phép ( ), nên động cơ sẽ chuyển sang điểm B, C và sẽ làm việc xác lập ở D nếu phụ tải ma sát , nhƣng nếu là phụ tải thế năng thì động cơ sẽ làm việc xác lập ở điểm E. BC là đoạn thực hiện hãm ngƣợc. Với: ; (1.14) > 1 12
13. Hình 1.7.a) Sơ đồ nối dây động cơ dị bộ khi đảo 2 trong 3 pha stator. b) Đặc tính hãm ngƣợc đảo chiều từ trƣờng stator. 1.5.3. Hãm động năng Hãm động năng đƣợc chia ra làm hai trƣờng hợp: a) Hãm động năng kích từ độc lập: Hình 1.8.a) Sơ đồ nguyên lý động có dị bộ hãm động năng kích từ độc lập. b) Nguyên lý tạo moment hãm động năng động cơ dị bộ. Khi cắt stator động cơ không đồng bộ ra khỏi lƣới điện và đóng vào nguồn một chiều (U1c) độc lập trên sơ đồ hình 1.8a. Do động năng tích lũy trong động cơ, cho nên động cơ vẫn quay và nó làm việc nhƣ máy phát cực ẩn có tốc độ và tần số thay đổi và phụ tải lúc này là điện trở mạch rotor. Khi cắt stator khỏi nguồn xoay chiều và đóng và nguồn một chiều thì dòng một chiều này sẽ sinh ra một từ trƣờng đứng yên Φ so với stator 13
14. (hình 1.8b). Rotor động cơ do quán tính vẫn quay theo chiều cũ nên các thanh dẫn rotor sẽ cắt từ trƣờng đứng yên nên xuất hiện trong chúng một suất điện động e2. Vì rotor kín mạch nên e2 sinh ra i2 cùng chiều. Chiều của e2 và i2 xác định theo quy tắc bàn tay phải, ‘+’ khi e2 có chiều đi vào và ‘·’ khi đi ra. Sự tƣơng tác giữa dòng i2 và Φ tạo nên sức từ động F có chiều xác đinh theo quy tác bàn tay trái. Lực F sinh ra moment hãm có chiều ngƣợc với chiều quay của rotor làm cho rotor quay chậm lại và sức điện động e2 cũng giảm dần. Trong hãm động năng kích từ độc lập từ thông Φ có giá trị không đổi còn ở hãm động năng tự kích từ thì Φ có giá trị biến đổi. Khi hãm động năng động cơ không đồng bộ làm việc nhƣ máy phát điện đồng bộ cực từ ẩn có tốc độ và tần số thay đổi và phụ tải của máy phát này là điện trở mạch rotor. Để thành lập phƣơng trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi hãm động năng ta thay thế một cách đẳng trị chế độ máy phát đồng bộ có tần số thay đổi bằng chế độ động cơ không đồng bộ. Tức là cuộn dây stator thực chất đấu vào nguồn một chiều nhƣng ta coi nhƣ đấu vào nguồn xoay chiều. Điều kiện đẳng trị ở đây là sức từ động do dòng điện một chiều (Fmc) và dòng điện xoay chiều đẳng trị (F1) sinh ra là nhƣ nhau: (1.15) Suy ra: (1.16) Trong đó: a, A là các hệ số phụ thuộc sơ đồ nối mạch stator khi hãm động năng. Dựa vào sơ đồ thay thế một pha của động cơ trong chế độ hãm động năng để xây dựng đặc tính cơ. Ở chế độ động cơ không đồng bộ thì điện áp đặt vào stator không đổi, đó là nguồn áp, dòng từ hóa Iµ từ thông Φ không đổi, còn dòng điện stator I1, dòng điện rotor I2 biến đổi theo độ trƣợt s. Còn ở trạng thái hãm động năng 14
15. kích từ độc lập, vì dòng điện một chiều Imc không đổi nên dòng xoay chiều đẳng trị cũng không đổi, do đó nguồn cấp cho stator là nguồn dòng. Mặt khác, vì tổng trở mạch rotor khi hãm phụ thuộc vào tốc độ nên dòng rotor I2 và dòng từ hóa Iµ đều thay đổi, vì thế từ thông Φ ở stator thay đổi theo tốc độ. Hình 1.10: Sơ đồ thay thế một pha động cơ không đồng bộ khi hãm động năng kích từ độc lập. Trong chế độ làm việc của động cơ không đồng bộ, độ trƣợt s là tốc độ cắt tƣơng đối của thanh dẫn rotor với từ trƣờng stator, ở trạng thái hãm động năng nó đƣợc thay bằng tốc độ tƣơng đối: (1.17) Khi khảo sát đƣờng cong cho ta kết quả: (1.18) (1.19) (1.20) Biểu thức (1.20) là phƣơng trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi hãm động năng kích từ độc lập. 15
16. Hình 1.11: Đặc tính cơ hãm động năng kích từ độc lập động cơ dị bộ. Các đƣờng đặc tính hãm động năng đƣợc biểu diễn trên hình 1.11 với đƣờng (1), (2) có cùng điện trở nhƣng Mth2 > Mth1 nên dòng một chiều tƣơng ứng Imc2 > Imc1. Đƣờng (2) và (3) có cùng dòng một chiều nhƣng lại khác nhau. Nhƣ vậy, khi thay đổi điện trở phụ trong mạch rotor hoặc dòng điện một chiều trong stator động cơ không đồng bộ khi hãm động năng sẽ thay đổi đƣợc vị trí của đặc tính cơ. b) Hãm động năng tự kích từ: Động cơ đang hoạt động ở chế độ động cơ (K kín, H hở), khi cho K hở, H kín động cơ sẽ chuyển sang hãm động năng tự kích từ. Khi đó dòng điện Imc không phải từ nguồn điện một chiều bên ngoài mà sử dụng ngay năng lƣợng của động cơ thông qua bộ chỉnh lƣu ở mạch rotor hoặc bộ tụ điện ở mạch stator. 16
17. Hình 1.12: Hãm động năng tự kích từ mạch rotor và dùng tụ điện. 17
18. CHƢƠNG 2. HÃM ĐỘNG NĂNG BA GIAI ĐOẠN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 2.1. MỞ ĐẦU Việc phát triển các hệ thống phanh hiệu quả cho động cơ cảm ứng ba pha sử dụng trong công nghiệp là một đề tài liên tục đƣợc nghiên cứu phát triển trong những năm qua. Hãm động cơ là một khía cạnh quan trọng của hệ thống truyền động khi đƣợc yêu cầu dừng hoặc dừng do trƣờng hợp khẩn cấp, hỏng hóc Nhiều phƣơng pháp hãm đƣợc sử dụng nhƣ hãm tái sinh, hãm ngƣợc, hãm động năng kích từ độc lập hay hãm động năng tự kích từ Trong đề tài này sẽ trình bày về một hệ thống phanh đa tầng kết hợp nhiều phƣơng pháp phanh khác nhau để đạt đƣợc kết quả phanh tốt nhất. 2.2. HỆ THỐNG HÃM ĐỘNG NĂNG BA GIAI ĐOẠN 2.2.1. Sơ đồ hệ thống Để duy trì sự tự kích thích (hiện tƣợng tự kích) và từ đó đạt đƣợc một quá trình phanh hiệu quả trên một phạm vi tốc độ mở rộng, một tụ điện lớn nhằm mục đích duy trì sẽ đƣợc sử dụng. Giá trị điện dung yêu cầu có xu hƣớng ban đầu thấp và sau đó tăng lên khi tốc độ giảm xuống. Một giá trị điện dung thấp là điều mong muốn vào lúc bắt đầu của quá trình phanh để tránh hiện tƣợng tăng điện áp ban đầu. Vì vậy, trong phƣơng pháp này sử dụng hai tụ điện, một nhỏ và một lớn, với tụ điện có giá trị nhỏ hơn đƣợc sử dụng ban đầu. Chi tiết của phƣơng pháp này đƣợc giải thích cụ thể qua sơ đồ hình 2.1. 18
19. Hình 2.1: sơ đồ đơn giản hóa hệ thống phanh đa tầng[11] 2.2.2. Nguyên lý hoạt động Hình 2.1 cho thấy sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh đa tầng này. Việc hãm phanh đƣợc bắt đầu bằng hoạt động ngắt SW1 và đóng SW2 ngay sau đó. Giai đoạn tự kích thích là do tụ C1 đảm nhận, kết quả là giảm tốc độ một cách nhanh chóng rơi vào khoảng 50% giá trị tốc độ ban đầu. Trƣớc khi quá trình tự kích thích của tụ C1 chấm dứt, chuyển đổi SW3 sẽ đƣợc đóng lại kết nối C1 song song với C2, qua đó sẽ mở rộng hơn phạm vi hoạt động của tự kích từ làm cho giảm đáng kể giá trị tốc độ. Chuyển đổi SW4 sẽ đƣợc đóng lại sau một thời gian trễ nhất định sau khi đóng tụ C2. Qua đó làm ngắn mạch hai pha a và b của động cơ làm giảm đột ngột tốc độ do từ phanh (magnetic braking). Cuối cùng, động cơ sẽ đƣợc dừng hẳn bằng cách đóng chuyển đổi SW5, sẽ có một lƣợng nhỏ giá trị một chiều đƣợc đƣa vào cuộn dây của động cơ làm động cơ dừng hẳn.[11] Để thực hiện đƣợc việc hãm động năng động cơ dị bộ ba giai đoạn ta cần sử dụng một mạch điều khiển. Việc điều khiển hãm có thể sử dụng PLC hoặc vi điều khiển, trong đồ án này thì ta nhận thấy vi điều khiển có lợi thế 19
20. hơn rất nhiều khi đƣợc ứng dụng. Ta có thể nhận thấy lợi thế về kích thƣớc, đơn giản trong thiết kế và giá thành cũng phải chăng. Sau đây chúng ta cùng tìm hiểu tổng quan về đặc điểm, cấu trúc của vi điều khiển 8051. 2.3. VI ĐIỀU KHIỂN 8051 2.3.1. Các đặc điểm chính của 8051 Vi điều khiển 8051 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm chính sau: - 4Kb ROM. - 128 Byte RAM - 4 port xuất/nhập I/O 8bit - Hai bộ định thời 16bit - Giao tiếp nối tiếp - 64Kb không gian bộ nhớ chƣơng trình mở rộng - 64Kb không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng - Một bộ xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn) - 120 vị trí có thể định vị bit - Bộ nhân chia 4µs 2.3.2. Cấu trúc vi điều khiển 8051 Phần chính của vi điều khiển 8051 là bộ xử lý trung tâm CPU bao gồm: - Thanh ghi tích lũy A - Thanh ghi tích lũy B phụ (sử dụng cho phép nhân chia) - ALU (Arithmatic Logical Unit) đơn vị logic học - PSW (Program Status Word) từ trạng thái chƣơng trình - Bốn băng thanh ghi - Con trỏ ngăn xếp - Ngoài ra còn bộ nhớ chƣơng trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian, logic. 20
21. Hình 2.2: Sơ đồ khối 8051 Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra còn có khả năng đƣa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài. Chƣơng trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt bên trong. Hai bộ định thời 16bit hoạt động nhƣ một bộ đếm. Các port sử dụng vào mục đích điều khiển. Port 3 còn có thêm các đƣờng dẫm điều khiển dùng trao đổi với bộ nhớ ngoài hoặc để đấu nối giao diện nối tiếp. Giao diện nối tiếp có chƣa một bộ truyền/nhận không đồng bộ làm việc đối lập nhau. 21
22. Trong vi điều khiển 8051 có hai thành phần quan trọng đó là bộ nhớ và thanh ghi. Bộ nhớ gồm có RAM và ROM dùng để lƣu trữ dữ liệu và mã lệnh. Các thanh ghi sử dụng lƣu trữ thông tin trong quá trình xử lý. Khi CPU làm việc nó làm thay đổi nội dung các thanh ghi. 2.3.3. Chức năng các chân vi điều khiển 8051 có tất cả 40 chân có chức năng nhƣ các đƣờng xuất nhập. Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (1 chân có 2 chức năng), mỗi đƣờng có thể hoạt động nhƣ đƣờng xuất nhập hoặc điều khiển hoặc có thể là thành phần của các bus dữ liệu hoặc bus địa chỉ. - Port 0 có 2 chức năng ở các chân 32-39, trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng, nó có chức năng nhƣ các đƣờng I/O. Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, đƣợc kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu. - Port 1 là port I/O trên các chân 1-8, có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần. Port1 chi đƣợc dùng giao tiếp với các thiết bị bên ngoài. - Port 2 có tác dụng kép trên các chân 21-28 đƣợc dùng nhƣ các đƣờng xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng. - Port 3 có tác dụng kép trên các chân 10-17. Các chân trong port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính của 8051 nhƣ bảng: 22
23. Bảng 2.1: Chức năng chuyển đổi các chân trong port 3 Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 RXT Cổng vào dữ liệu nối tiếp P3.1 TXD Cổng xuất dữ liệu nối tiếp P3.2 INT0 Cổng vào ngắt cứng thứ 0 P3.3 INT1 Cổng vào ngắt cứng thứ 1 P3.4 T0 Cổng vào Timer/Counter thứ 0 P3.5 T1 Cổng vào Timer/Counter thứ 1 P3.6 WR Ghi dữ liệu ra bộ nhớ ngoài P3.7 RD Đọc dữ liệu bộ nhớ ngoài Hình 2.3: Sơ đồ chân 8051 23
24. - Cổng vào tín hiệu PSEN (Program store enable): PSEN là tín hiệu lối ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chƣơng trình mở rộng thƣờng đƣợc nối đến chân OE (output enable) của EPROM cho phép đọc các byte mã lệnh. PSEN ở mức thấp trong thời gian 8051 thực hiện lệnh. Các mã lệnh của chƣơng trình đƣợc đọc từ EPROM qua bus dữ liệu và đƣợc chốt vào thanh ghi lệnh trong 8051 để giải mã. Khi 8051 thực hiện chƣơng trình trong ROM nội thì PSEN sẽ ở mức logic 1. - Cổng tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable): Khi 8051 truy xuất bộ nhớ ngoài , port 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus dữ liệu do đó cần tách đƣờng địa chỉ và đƣờng dữ liệu. Tín hiệu ra ALE ở chân 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đƣờng địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt. Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động. Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể đƣợc dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống. Chân ALE đƣợc dùng làm cổng vào xung lập trình cho EPROM trong 8051. - Cổng tín hiệu EA (External Access): Tín hiệu vào EA ở chân 31 thƣờng đƣợc mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1 thì vi điều khiển thi hành chƣơng trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ 8Kbyte. Nếu ở mức 0 thì chƣơng trình thực hiện từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA đƣợc lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho EPROM. - Cổng tín hiệu RST (Reset): Cổng vào RST ở chân 9 là ngõ vào reset của 8051. Khi cổng vào tín hiệu này đƣa lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong đƣợc nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống khi cấp điện mạch reset. 24
25. - Các cổng vào dao động X1 và X2: Bộ dao động đƣợc tích hợp bên trong vi điều khiển. Khi sử dụng, ngƣời thiết kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ nhƣ hình vẽ trong sơ đồ. Tần số thạch anh thƣờng sử dụng trong 8051 là 12MHz. - Chân 40 (Vcc) đƣợc kết nối nguồn 5V. 2.3.4. Cấu trúc bên trong vi điều khiển a) Tổ chức bộ nhớ: Hình 2.4: Các vùng nhớ trên 8051 8051 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard, có những vùng cho bộ nhớ riêng biệt cho chƣơng trình dữ liệu. Nhƣ đã đề cập ở trên, cả chƣơng trình và dữ liệu có thể ở bên trong 8051, dù vậy chúng có thể đƣợc mở rộng bằng các thành phần bên ngoài tối đa 64Kbyte bộ nhớ chƣơng trình và 64Kbyte bộ nhớ dữ liệu. Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM (8051) và RAM trên chip, RAM trên chip bao gồm nhiều phần: phần lƣu trữ đa dụng, phần lƣu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt. Có hai đặc tính cần lƣu ý: 25
26. - Các thanh ghi và các port xuất nhập đã đƣợc xếp trong bộ nhớ và có thể đƣợc truy xuất trực tiếp nhƣ các địa chỉ bộ nhớ khác. - Ngăn xếp trong RAM nội nhỏ hơn so với RAM ngoài nhƣ trong các bộ vi xử lý khác. Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu trên chip nhƣ sau: Địa chỉ byte Địa chỉ bit 7F RAM đa dụng 30 2F 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 2E 77 76 75 74 73 72 71 70 2D 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 2C 67 66 65 64 63 62 61 60 2B 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 2A 57 56 55 54 53 52 51 50 29 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 28 47 46 45 44 43 42 41 40 27 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 26 37 36 35 34 33 32 31 30 25 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 24 27 26 25 24 23 22 21 20 23 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 22 17 16 15 14 13 12 11 10 21 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 20 07 06 05 04 03 02 01 00 1F BANK 3 18 17 BANK 2 10 0F BANK 1 08 07 Default register 00 Bank for R0÷R7 RAM 26
27. Địa chỉ byte địa chỉ bit FF F0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 B E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 ACC D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW B8 - - - BC BB BA B9 B8 IP B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3 A8 AF - - AC AB AA A9 A8 IE A0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2 99 Không đƣợc địa chỉ hóa bit SBUF 98 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 SCON 90 97 96 95 94 93 92 91 90 P1 8D Không đƣợc địa chỉ hóa bit TH1 8C Không đƣợc địa chỉ hóa bit TH0 8B Không đƣợc địa chỉ hóa bit TL1 8A Không đƣợc địa chỉ hóa bit TL0 89 Không đƣợc địa chỉ hóa bit TMOD 89 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 TCON 87 Không đƣợc địa chỉ hóa bit PCON 83 Không đƣợc địa chỉ hóa bit DPH 82 Không đƣợc địa chỉ hóa bit DPL 81 Không đƣợc địa chỉ hóa bit SP 80 87 86 85 84 83 82 81 80 P0 CÁC THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT RAM đa dụng: - Trên hình vẽ cho thấy 80 byte đa dụng chiếm các địa chỉ từ 30H đến 7FH, 32byte dƣới từ 00H đến 1FH cũng có thể dùng với mục đích tƣơng tự. 27
28. - Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể truy xuất tự do dùng kiểu địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp. RAM có thể truy xuất từng bit: - 8051 chứa 210 bit đƣợc địa chỉ hóa, trong đó có 128bit có chứa các byte có chƣa các địa chỉ tử 20F đến 2FH và các bit còn lại chứa trong nhóm thanh ghi có chức năng đặc biệt. - Ý tƣởng truy xuất từng bit bằng phần mềm là các đặc tính mạnh của µC xử lý chung. Các bít có thể đƣợc đặt, xóa, AND, OR, với một lệnh đơn. Đa số các µC xử lý đòi hỏi một chuỗi lệnh đọc – sửa – ghi để đạt đƣợc mục đích tƣơng tự. Ngoài ra các port cũng có thể truy xuất đƣợc từng bit. - 128bit truy xuất từng bit này cũng có thể truy xuất nhƣ các byte hoặc nhƣ các bit phụ thuộc vào lệnh đƣợc dùng. Các BANK thanh ghi: - 32 byte thấp của bộ nhớ nội đƣợc dành cho các bank thanh ghi. Bộ lệnh 8051 hỗ trợ 8 thanh ghi có tên R0 đến R7 và theo mặc định sau khi reset hệ thống, các thanh ghi này có các địa chỉ từ 00H đến 07H. - Các lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với các lệnh có chức năng tƣơng ứng dùng kiểu địa chỉ trực tiếp. Các dữ liệu đƣợc dùng thƣờng xuyên nên dùng một trong các thanh ghi này. - Do có 4 bank thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi đƣợc truy xuất bởi các thanh ghi R0 đến R7 để chuyển đổi việc truy xuất các bank thanh ghi ta phải thay đổi các bit chọn bank trong thanh ghi trạng thái. b) Các thanh ghi có chức năng đặc biệt: Các thanh ghi nội của 8051 đƣợc truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh. Các thanh ghi trong 8051 đƣợc định dạng nhƣ một phần của RAM trên chip vì vậy, mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chƣơng trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này ít khi bị tác động trực tiếp. Cũng nhƣ 28
29. R0 đến R7, 8051 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến FFH. Chú ý: Tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không đƣợc định nghĩa, chỉ có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt SFR có thể địa chỉ hóa từng bit hoặc từng byte. Từ trạng thái chƣơng trình (PSW: Program Status Word) ở địa chỉ D0H chứa các bit trạng thái nhƣ bảng tóm tắt: Bảng 2.2: Từ trạng thái chƣơng trình. Cờ nhớ CY (carry Flag): là cờ nhớ có tác dụng kép. Thông thƣờng nó đƣợc dùng cho các lệnh toán học: C=1 nếu phép toán cộng có tràn hoặc phép trừ có mƣợn và ngƣợc lại C=0 nếu phép toán cộng không tràn và phép trừ không có mƣợn. Cờ nhớ phụ AC(Auxiliary Carry Flag): khi cộng những giá trị BCD(Binary Code Decimal), cờ nhớ phụ AC đƣợc set nếu kết quả 4bit thấp nằm trong phạm vi điều khiển 0AH đến 0FH. Ngƣợc lại AC=0. Cờ 0 (Flag 0): cờ 0 là một bit cờ đa dụng dùng cho các ứng dụng của ngƣời dùng. 29
30. Những bit chọn bank thanh ghi truy xuất: - RS1 và RS0 quyết định dãy thanh ghi tích cực. Chúng đƣợc xóa sau khi reset hệ thống và đƣợc thay đổi bởi phần mềm khi cần thiết. - Tùy theo RS1, RS0=00,01,10,11 sẽ đƣợc chọn Bank tích cực tƣơng ứng là Bank0, Bank1, Bank2, Bank3. Bảng 2.3: Các blank tích cực RS1 RS0 Bank 0 0 0 0 1 1 1 0 2 1 1 3 Cờ tràn OV (Over Flag):Cờ tràn đƣợc set sau một hoạt động cộng hoặc trừ nếu có sự tràn toán học. Khi các số có dấu đƣợc cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để xác định xem kết quả có nằm trong tầm xác định không. Khi các số không có dấu đƣợc cộng bit OV đƣợc bỏ qua. Các kết quả lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn -128 thì bit OV=1. Parity bit(P): Bit tự động đƣợc set hay clear ở mỗi chu kỳ máy để lập parity chẵn với thanh ghi A. Việc đếm các bit một trong thanh ghi A cộng với bit parity luôn luôn chẵn. Bit parity thƣờng đƣợc dùng trong sự kết hợp với những thủ tục của port nối tiếp để tạo ra bit parity trƣớc khi phát đi hoặc kiểm tra bit parity sau khi thu. Thanh ghi B: Thanh ghi B ở địa chỉ F0H đƣợc dùng cùng với thanh ghi A cho các phép toán nhân chia. Lệnh MULAB <= sẽ nhận những giá trị không dấu 8bit trong hai thanh ghi A và B, rồi trả về kết quả 16bit trong A (byte cao) và B (byte thấp). Lệnh DIV AB<= lấy A chia B, kết quả nguyên đặt vào A, số dƣ đặt vào B. Thanh ghi B có thể đƣợc dùng nhƣ một thanh ghi đệm trung gian đa mục đích. Nó là những bit định vị thông qua những địa chỉ từ F0H÷F7H. 30
31. Con trỏ ngăn xếp SP (Stack Pointer): Con trỏ ngăn xếp là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H. Nó chứa địa chỉ của byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp (PUSH) và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp (POP). Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trƣớc khi ghi dữ liệu và lệnh lấy ra khỏi ngăn xếp sẽ làm giảm SP. Ngăn xếp của 8051 đƣợc cất trong RAM nội và giới hạn các địa chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 byte đầu của 8051. - Để khởi động SP với ngăn xếp bắt đầu tại địa chỉ 60H, các lệnh sau sẽ đƣợc dùng: MOV SP,#5FH - Với lệnh trên thì ngăn xếp của 8051 chỉ có 32 byte vì địa chỉ cao nhất của RAM trên chip là &FH. Sở dĩ giá trị 5FH đƣợc nạp vào SP vì SP tăng lên 60H trƣớc khi cất byte dữ liệu - Khi reset 8051 , SP sẽ mang giá trị mặc định là 07H và dữ liệu đầu tiên sẽ đƣợc cất vào ô nhớ ngăn xếp của địa chỉ 08H. Nếu phần mềm ứng dụng không khởi động SP một giá trị mới thì bank thanh ghi 1 có thể cả 2 và 3 sẽ không dùng đƣợc vì vùng RAM này đã đƣợc dùng làm ngăn xếp. Ngăn xếp đƣợc truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH và POP để lƣu trữ tạm thời và lấy lại dữ liệu, hoặc truy xuất ngầm bằng lệnh gọi chƣơng trình con (ACALL, LCALL) và các lệnh trở về (RET, RETI) để lƣu trữ giá trị của bộ đếm chƣơng trình khi bắt đầu thực hiện chƣơng trình con và lấy lại khi kết thúc chƣơng trình con Con trỏ dữ liệu DPTR (Data Pointer): đƣợc dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi 16 bit ở địa chỉ 82H (DPL: byte thấp) và 83H (DPH: byte cao). Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM ngoài ở địa chỉ 1000H: MOV A,#55H MOV DPTR,#1000H MOV @DPTR,A 31
32. Các thanh ghi Port (Port Register): Các port của 8051 bao gồm port0 ở địa chỉ 80H, port1 ở địa chỉ 90H, port2 ở địa chỉ A0H, port3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các port này đều có thể truy xuất từng bit nên rất thuận tiện trong khả năng giao tiếp. Các thanh ghi timer (Timer Register): 8051 có chứa hai bộ định thời/bộ đếm sự kiện. Timer0 ở địa chỉ 8AH (TL0: byte thấp) và 8CH (TH0: byte cao). Timer1 ở địa chỉ 8BH (TL1: byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao). Việc khởi động timer đƣợc set bởi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển Timer (TCON) ở địa chỉ 88H. chỉ có TCON đƣợc địa chỉ hóa từng bit. Các thanh ghi port nối tiếp( Serial Port Register): 8051 chứa các port nối tiêp cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối tiếp nhƣ máy tính, modem hoặc giao tiếp nối tiếp với các IC khác. Một thanh ghi đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu truyền và nhận. Khi truyền dữ liệu ghi trên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc trên SBUF. Các mode khác nhau đƣợc lập trình qua thanh ghi điều khiển Port nối tiếp (SCON) đƣợc địa chỉ hóa từng bit ở địa chỉ 98H. Các thanh ghi ngắt(Interrupt Register): 8051 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ƣu tiên. Các ngắt bị cấm khi reset hệ thống và sẽ đƣợc cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ A8H. Cả hai dƣợc địa chỉ hóa từng bit. Thanh ghi điều khiển nguồn PCON (Power Control Register): thanh ghi PCON không có bit định vị. Nó ở địa chỉ 87H chứa nhiều bit biều khiển. Thanh ghi PCON đƣợc tóm tắt nhƣ sau: Bit 7 (SMOD): Bit có tốc độ Baud ở mode 1,2,3 ở Port nối tiếp khi set. Bit 6,5,4: Không có địa chỉ Bit 3 (GF1): Bit cờ đa năng 1. Bit 2 (GF0): Bit cờ đa năng 2. 32
33. Bit 1 (PD): Set để khởi động mode Power Down và thoát để reset. Bit 0 (IDL): Set để khởi động mode chờ và thoát khi ngắt mạch reset. Cụ thể trong đồ án này vi điều khiển sẽ đƣợc sử dụng trong mạch điều khiển dùng tạo ra các khoảng thời gian trễ phù hợp để đƣa các phƣơng pháp hãm khác nhau vào theo từng giai đoạn. 33
34. CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP HỆ THỐNG HÃM ĐỘNG NĂNG BA GIAI ĐOẠN 3.1. THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN 3.1.1. Mạch nguồn 5V Để cung cấp nguồn một chiều ổn định cho vi điều khiển ta sử dụng mạch nguồn 5V nhƣ hình.3.1 : Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 5V Mạch nguồn đƣợc cấp điện áp đầu vào 6VAC thông qua một biến áp 220V/6V, 3A. Trong mạch có sử dụng diode cầu 3A dùng chỉnh lƣu nguồn xoay chiều thành một chiều, tụ 2200µF, 220µF dùng lọc nguồn. và tụ 0,1µF để lọc nhiễu. Mạch in đƣợc thiết kế bằng phần mềm chuyên dụng Orcad phiên bản 9.5 và đƣợc thể hiện nhƣ trên hình 3.2. 34
35. Hình 3.2: Mạch in mạch nguồn 5V 3.1.2. Mạch nguồn 24V - Mạch nguồn 24VDC dùng cho việc hãm một chiều. Mạch sử dụng một diode cầu loại 5A để chỉnh lƣu, tụ 2200µF để lọc nguồn và tụ 0,1µF để lọc nhiễu. Sơ đồ nguyên lý mạch đƣợc biểu diễn trên hình 3.3. Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn hãm 24VDC. Mạch in của sơ đồ đƣợc thể hiện nhƣ trên hình 3.4. Hình 3.4: Mạch in mạch nguồn hãm 24VDC. 35
36. - Mạch nguồn 24VDC dùng cấp nguồn cho các relay. Mạch cũng sử dụng một cầu diode 5A, các tụ lọc nguồn và lọc nhiễu, một ic LM7824. Chúng ta có thể thấy sơ đồ nguyên lý đƣợc thể hiện nhƣ trên hình 3.5. Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý mạch cấp nguồn 24VDC. Trên hình 3.6. là mạch in của mạch cấp nguồn 24VDC. Hình 3.6: Mạch in mạch cấp nguồn 24VDC. 3.2. THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN 3.2.1. Tính chọn tụ tự kích và nguồn một chiều [11] Ba pha cân bằng khi sử dụng các tụ điện có giá trị thích hợp nối vào các pha của máy điện dị bộ ba pha chạy với tốc độ không đổi, điện áp gây ra trong các cuộn dây ba pha, giả sử từ thông còn lại tồn tại trong mạch từ của máy[5]. Sự kích từ đƣợc duy trì bởi các tụ điện, trong khi độ bão hòa từ giới hạn điện áp cảm ứng. Hiện tƣợng này đƣợc gọi là tụ điện tự kích từ, cũng có thể quan 36
37. sát đƣợc nếu sử dụng một tụ điện có giá trị phù hợp đấu vào hai trong ba pha của động cơ[6][7], với pha thứ ba để hở (xem hình 3.7) Hình 3.7: Kết nối stato để tự kích thích với một tụ điện. Tụ điện tự kích từ có thể đƣợc sử dụng cho mục đích hãm động năng của động cơ cảm ứng sau khi ngắt nguồn cung cấp[3]. Nhƣng vì động cơ vẫn quay với tốc độ cao, dòng điện quá độ có thể xuất hiện trong cuộn dây động cơ sản sinh ra một moment hãm. Động năng trong động cơ bị tiêu tán nhƣ tổn thất đồng trong các cuộn dây máy điện. Tính chất của máy làm việc với tụ tự kích một pha có thể phân tích đƣợc khi sử dụng phƣơng pháp phân tích hệ ba pha không đối xứng thành ba hệ ba pha đối xứng [8],[ 9] và các mạch tƣơng đƣơng liên quan đến quá trình hoạt động.[7].[10]. nguồn ba pha bất biến tức thời chuyển đổi các thành phần đối xứng đƣợc xác định bởi mối quan hệ ma trận: abc [ s] = [C] [ s] +-° (3.1) abc [ s] = [ sa sb sc] (3.2) + - 0 [ s] +-° = [ s s s ] [C] = (3.3) Với: a= . 37
38. ( Ở đây ký hiệu sa,sb,sc chỉ các các dây stator và mũ +,-,0 là tức thời dƣơng, âm, và thứ tự không lƣợng). Mối quan hệ tƣơng tự nhƣ giữ cho các dòng. Theo cách nối các cuộn dây stator để phân tích thì tổng dòng điện trong cuộn dây luôn bằng không. Do đó không có thứ tự không lƣợng xảy ra. Trình tự hoạt động mạch tƣơng đƣơng mạch tích cực [7],[10] của máy đƣợc đƣa ra trong hình 3.8 với: Rs , Rr cuộn kháng của stator và rotor (xem stator) Xls , xlr cuộn rò điện kháng stator và rotor (xem stator) xm điện kháng từ hóa p toán tử (1/ )(d/dt). giá trị tần số cơ bản, mỗi đơn vị tốc độ = tốc độ thực tế / tốc độ đồng bộ Mạch trình tự âm tƣơng đƣơng có dạng nhƣ hình 3.8.Với j thay thế bằng –j. Hơn nữa tất cả các biểu thức thứ tự âm là đại lƣợng phức ứng với các biểu thức thứ tự dƣơng. Từ hình.3.8, ngƣời ta có thể viết: + + + s = zs is (3.4) + Với zs là trở kháng hoạt động chuỗi tích cực. Tƣơng tự nhƣ vậy, - - - s = zs is (3.5) - Với zs là trở kháng âm hoạt động liên tục.Với tụ điện ba pha cân bằng kết nối vào hai trong ba pha mạch tƣơng đƣơng hoạt động nhƣ hình 3.8, với nguồn điện áp đƣợc thay thế bằng bằng xc / p với xc =1/ C, các điện kháng cho mỗi giai đoạn ở tần số cơ bản. 38
39. Hình 3.8: Mạch tƣơng đƣơng Mạch tƣơng đƣơng này đƣa ra các mối quan hệ: (3.6) Mà kết quả là phƣơng trình đặc trƣng: (3.7) Từ hình 3.8, có thể viết: (3.8) Với (3.9) Phƣơng trình (3.5) bây giờ có thể đơn giản hóa thành: (3.10) Với (3.11) 39
40. Đối với trƣờng hợp chỉ nối tụ điện một pha, Hình 3.7, thì biểu thức cuối cùng nhƣ sau: (3.12) . Hình 3.9: Mạch tƣơng đƣơng hoạt động với việc kết nối một tụ điện. Bằng cách sử dụng chuyển đổi tức thời thành phần đối xứng(3.1) và các mối quan hệ volt ampe hoạt động (3.4), (3.5), ta có thể viết: (3.13) Mà có thể đƣợc biểu diễn bởi các mạch tƣơng đƣơng của hình. 3.9. Từ (3.13) phƣơng trình đặc trƣng có thể đƣợc viết nhƣ sau: (3.14) + - + Thay thế cho zs từ (3.8) và ghi nhận rằng zs là liên hợp phức của zs , (3.11) để đơn giản hoá các đa thức: 40
41. (3.15) Với (3.16) . Đối với các giá trị nhất định xc, v và các thông số của máy, sự tự kích thích sẽ xảy ra nếu có một trong những nghiệm của đa thức (3.10) hoặc (3.15) phụ thuộc vào khi nối tụ điện ba pha hay chỉ nối một tụ điện có một phần thực dƣơng [8]. Đối với mỗi đơn vị tốc độ v, giá trị nhỏ nhất của C tồn tại sẽ làm cho phần thực của một trong những nghiệm tích cực. Sự tự kích thích đƣợc duy trì tại đó tốc độ cho các giá trị của C cao hơn so với giá trị tối thiểu này. Trong thực tế, giá trị tới hạn hoặc tối thiểu của C chỉ làm cho một phần thực của nghiệm bằng không. Giá trị tối thiểu này của C cho mỗi tốc độ có thể đƣợc tính toán bởi một chƣơng trình máy tính đơn giản sử dụng chƣơng trình con tiêu chuẩn (ví dụ, routines ZCPOLR/ZPOLR có thể đƣợc sử dụng nếu IMSL là chƣơng trình con có sẵn). Sơ đồ khối cho chƣơng trình máy tính này đƣợc thể hiện trong hình.3.10. Hệ thống phanh tụ mới đã nhắc tới đƣợc thiết kế cho Mawdsleys Generalized Electric Machine Machine sử dụng nhƣ một động cơ cảm ứng ba pha bốn cực với giá trị định mức 50Hz, 11A, 400V. 41
42. Start Đọc thông số máy Đọc giá trị ban đầu của v Đọc giá trị ban đầu của C Tính toán các hệ số K1 , K2 vv (11 or 16) Lấy một giá Đánh giá nghiệm của đa thức trị mới của C Là một phần thực của nghiệm tích No cực? Yes Lấy một giá trị mới của v Tìm C để cho phần thực của nghiệm bằng 0 Print C, v và các nghiệm v=Isa max? No Yes end Hình 3.10: Sơ đồ khối xác đinh Cmin 42
43. Các thông số mạch tƣơng đƣơng của máy đƣợc đo bằng cách sử dụng các thủ tục thử nghiệm tiêu chuẩn. Các thành phần kháng stator Rs đƣợc ƣớc lƣợng từ thử nghiệm kháng DC cho các hiệu ứng AC. Kiểm tra rotor bị chặn thu đƣợc Rr,xls , và Xlr, giả sử xls = xlr. Động cơ đang chạy với tốc độ đồng bộ và đo trở kháng đầu vào ở điện áp khác nhau, các điện kháng từ hóa xm thu đƣợc cả trong điều kiện bão hòa và không bão hòa. Việc tính toán điện dung tối thiểu để tự kích thích giá trị bão hòa của xm đã đƣợc sử dụng. Các thông số của máy là: , , (không bão hòa) Các thông số đã đƣợc sử dụng trong các chƣơng trình trƣớc đó dùng xác định giá trị điện dung tối thiểu để tụ tự kích thích với giá trị tốc độ khác nhau. Các kết quả trong trƣờng hợp này đƣợc thể hiện trong hình.3.11. Hình 3.11: Cmin so với tốc độ cho động cơ thử nghiệm. 43
44. Hình 3.12: Tối thiểu trên một đơn vị yc =(l / XC) so với tốc độ cho động cơ giá trị khác nhau (sử dụng một tụ điện). Các giá trị Cmin ở tốc độ khác nhau để gây ra sự tự kích thích cũng đã đƣợc xác định bằng thực nghiệm bởi các phƣơng pháp sau đây. Các cực của tụ điện đƣợc nối vào máy dị bộ mà máy đó đƣợc truyền động bởi động cơ dc. Từ đó điện dung chỉ có thể đƣợc thay đổi theo các bƣớc, hiện tƣợng tự kích thích đƣợc thu thập bằng cách kết nối một tụ C ở một vài tốc độ cao. Sau đó tốc độ đƣợc giảm dần cho đến khi hiện tƣợng tự kích thích chấm dứt. Điện dung ở tốc độ đó vì thế sẽ là Cmin. Phƣơng pháp này đƣợc lặp đi lặp lại với các giá trị khác nhau của C và kết quả đƣợc hiển thị trong hình.3.11. Một quy ƣớc rất chặt chẽ giữa các giá trị thực nghiệm và tính toán có thể đƣợc quan sát thấy. Hình.3.11 cho Cmin so với tốc độ của từng động cơ. Sử dụng giá trị tham số đặc trƣng cho các động cơ cảm ứng ba pha có giá trị công suất khác nhau.[4], giống nhƣ đặc tính biểu diễn quan hệ của tụ điện theo tốc độ đã 44
45. đƣợc xác định khi sử dụng các phƣơng pháp phân tích đƣa ra trƣớc đó. Kết quả đƣợc biểu diễn bởi họ các đƣờng cong trong hình.3.12 và hình.3.13 Kết quả trong hình 3.12và hình 3.13 chỉ ra nhƣ sau: 2 a) Cmin thay đổi nghịch với v và do đó tăng nhanh khi tốc độ giảm xuống, 0,5%. b) Giá trị mỗi đơn vi yc=1/xc giảm ở mức cao hơn công suất do tăng giá trị của xm. c) Cmin trên một pha khi nối tụ ba pha đƣợc xác định gần bằng Cmin cho trƣờng hợp nối một tụ điện. Quan sát phần c) cho thấy rằng khi nối tụ điện một pha có kết quả thỏa mãn hơn là hãm bằng ba pha tụ điện Tuy nhiên, lƣu ý rằng tổng công suất kháng kvar sẽ xấp xỉ nhƣ nhau trong hai trƣờng hợp. Tại bất kỳ tốc độ nào sự tự kích thích làm tăng điện áp cảm ứng với điện dung đƣợc nối [5]. Điều này có thể đƣợc giải thích ngắn gọn bằng cách tham khảo các phƣơng pháp phân tích đƣợc thảo luận trƣớc đó. Khi tăng C thì phần thực của nghiệm phƣơng trình đặc trƣng sẽ có giá trị dƣơng hơn làm cho điện áp cảm ứng ở cực máy dị bộ tăng lên. Điều này dẫn tới tăng nồng độ bão hòa từ và xm bắt đầu giảm đến một trạng thái ổn định đạt đƣợc. Vào thời điểm đó phần thực của các nghiệm một lần nữa trở về 0. Cả điện áp ổn đinh và không ổn đinh tăng với C ở tốc độ bất kỳ. 45
46. Hình.3.13: Giá trị yc=(1/xc) tối thiểu so với tốc độ động cơ có công suất khác nhau. Việc lựa chọn giá trị tụ điện là rất quan trọng, đặc biệt đối với giá trị tụ đầu tiên tức là tụ C1 là quan trọng nhất. Vì nó điều chỉnh hiệu suất phanh ở tốc độ cao nhất và tạo ra các quá độ lớn nhất của điện áp lúc này. Nếu lựa chọn giá trị tụ điện C1 cao thì sẽ có lợi thế hơn về thời gian phanh, nhƣng giá trị tụ C1 quá cao tốt nhất là không nên chọn vì hai lý do. Đầu tiên, hiệu quả do tụ điện C1 mang lại là không tỉ lệ thuận với giá trị của nó. Thứ hai, giá trị điện dung cao hơn sẽ tạo ra quá độ nghiêm trọng của điện áp. Giá trị tụ C1 vào khoảng tám đến mƣời lần so với giá trị tối thiểu cần thiết cho quá trình hãm động năng tụ kích từ. Tụ đƣợc chọn cần có giá trị điện áp vào khoảng 1,5 lần giá trị điện áp quá độ của động cơ. Việc tính toán giá trị điện dung cho tụ C2 tƣơng tự nhƣ tụ C1. Vì thời gian nghiên cứu không có nhiều nên dựa trên những phân tích, đánh giá và thực nghiệm trong tài liệu tham khảo, cũng nhƣ thông số cụ thể 46
47. của động cơ trên phòng thí nghiệm mà em đã đƣa ra một giá trị điện dung nhƣ sau: C1 = 100 µF/ 450VAC, C2 = 150 µF/ 450VAC. Trong đồ án sử dụng nguồn một chiều 24VDC/ 5A để thực hiện phần hãm động năng kích từ độc lập. 3.2.2. Thiết kế mạch động lực và điều khiển Mạch động lực sử dụng một bộ khởi động từ gồm contactor L và role nhiệt Rn. Để đảm bảo an toàn cũng nhƣ đạt sự tối ƣu cho mạch hãm ở đây đã sử dụng các role 24VDC để đóng mở cho các contactor B, D, E phục vụ việc hãm. Ở quá trình hãm động năng tự kích từ, trong mạch sử dung hai tụ điện mắc song song với thông số từng tụ theo thứ tự tụ C1 là 450VAC/100µF, C2 là 450VAC/150µF. Mạch động lực cách ly với mạch vi điều khiển thông qua các opto PC817. A B C Start L B Rn L L L L Rn Rn Rn E D B E C1 C2 M Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực và điều khiển hãm động năng ba giai đoạn động cơ dị bộ. 47
48. Khi nhấn nút start, cuộn hút của contactor L có điện. Tiếp điểm thƣờng mở phụ L đƣợc mắc song song với nút start sẽ tự duy trì và các tiếp điểm chính của cuộn hút L sẽ đóng lại và cấp nguồn cho động cơ hoạt động. Sau khi nút stop đƣợc nhấn, nguồn cung cấp bị ngắt kết nối. Mạch điều khiển hãm bắt đầu hoạt động. Cuộn hút của contactor B đƣợc cấp điện, tiếp điểm thƣờng mở B đóng lại kết nối tụ điện C1 trên hai pha của động cơ đồng thời tiếp điểm thƣờng đóng B mở ra ngắt mạch start. Sau thời gian trễ t1 = 0,12s, cuộn hút contactor D đƣợc cấp điện. Tụ điện C2 đƣợc đƣa vào và đƣợc mắc song song với tụ C1. Sau một khoảng thời gian trễ t2 = 0,2s, cuộn hút của contactor E đóng lại, các tiếp điểm của contactor sẽ làm ngắn mạch hai trong ba pha của động cơ đồng thời đƣa vào động cơ nguồn một chiều (kích từ độc lập) giúp động cơ dừng hẳn. Sau khoảng thời gian 1s, mạch điều khiển sẽ ngắt nguồn cung cấp cho các contactor làm nhả các tiếp điểm nhằm bảo vệ động cơ tránh ảnh hƣởng tiêu cực từ nguồn một chiều gây ra. Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hãm động năng ba giai đoạn động cơ dị bộ. 48
49. Hình 3.16: Sơ đồ mạch in mạch điều khiển hãm động năng ba giai đoạn động cơ dị bộ. 3.3. SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.3.1. Sơ đồ thuật toán Trên hình 3.17. trình bày thuật giải quá trình điều khiển hãm động năng động cơ dị bộ ba giai đoạn. Hoạt động của thuật giải nhƣ sau: Ban đầu chƣơng trình sẽ kiểm tra nút stop nhấn chƣa (chân P3.2=0?), nếu chƣa nhấn quay lại kiểm tra. Nếu nút stop đã đƣợc nhấn thì khi đó rơ le B đóng ngay (P0.1=1). Sau một khoảng thời gian trễ t1 = 0,12s, rơ le D đóng (P0.2=1) và sau một khoảng thời gian trễ t2 = 0,2s thì rơ le E đóng lại (P0.3=1). Sau khoảng thời gian 1s tính từ lúc rơ le B đƣợc đóng lại thì các rơ le đƣợc nhả ra. 49
50. Start No Kiểm tra Stop nhấn (P3.2=0?) Yes Đóng relay B (P0.1 = 1) Sau t1 = 0,12s, đóng relay D (P0.2 = 1) Sau t2 = 0,2s, đóng relay E (P0.3 = 1) Nhả các relay sau 1s (tính từ lúc B đóng ) End Hình 3.17: Thuật giải quá trình điều khiển hãm. 3.3.2. Chƣơng trình điều khiển ORG 0 LJMP Main ORG 0003H ; d/c vecter ngat INT0 50
51. LJMP INT0_ISR ; ORG 001BH ; d/c vecter ngat timer1 LJMP TIMER1_ISR; ORG 0030H ; MAIN: MOV IE,#89H ; cho phep ngat INT0, TIMER1 SETB TCON.0 ; ngat INT0 kich phat suon SETB P3.2 ; dat P3.2 = vao MOV P0,#00H ; xoa P0 MOV TMOD,#00010001H; TIMER0,1-MODE1 SJMP $ INT0_ISR: SETB TR1 ; cho phep timer1 SETB P0.1 ; dong Delay B MOV R2,#10 ; lap 10 lan de tao tre 0,12s LAP1: MOV TH0,#HIGH(-12000); MOV TL0,#LOW(-12000); SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 DJNZ R2,LAP1 SETB P0.2 ; dong Delay D MOV R3,#10 ; lap 10 lan de tao tre 0,2s LAP2: MOV TH0,#HIGH(-20000); MOV TL0,#LOW(-20000); SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 51
52. DJNZ R3,LAP2 ; SETB P0.3 ; dong Delay E,F RETI TIMER1_ISR: MOV R4,#20 ; tao tre 1s LAP3: MOV TH1,#HIGH(-50000); MOV TL1,#LOW(-50000); SETB TR1 JNB TF1,$ CLR TR1 CLR TF1 DJNZ R4,LAP3 MOV P0,#00H ; reset cac Delay RETI END 3.4. KẾT QUẢ Sau quá trình nghiên cứu và và từ thực nghiệm, kết quả tốt nhất cho phƣơng pháp sử dụng ở đây là t1 = 0,12s và t2 = 0.2s. Hình 3.18 sẽ cho ta thấy đƣờng cong tốc độ thời gian hoàn thành trong quá trình phanh thực hiện bằng cách hãm theo ba giai đoạn. Hình 3.18: Mô tả đƣờng cong tốc độ thời gian phanh. 52
53. Hình 3.19 thể hiện mặt trƣớc của mô hình thực tế và hình 3.20 thể hiện mặt sau của mô hình. Hình 3.19: Mặt trƣớc của mô hình thực tế 53
54. Hình 3.20: Mặt sau của mô hình thực tế 54
55. KẾT LUẬN Qua mƣời hai tuần thực hiện đề tài:” Nghiên cứu xây dựng mô hình hãm động năng động cơ dị bộ ba giai đoạn có hiệu suất cao”, em thấy đồ án này đã đạt đƣợc những vấn đề sau: 1) Tổng quát các phƣơng pháp hãm và nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ. 2) Tìm hiểu sơ đồ tổng quan hệ thống hãm động năng ba giai đoạn và khái quát đƣợc cấu trúc vi điều khiển. 3) Thiết kế và lắp ráp thành công hệ thống hãm động năng ba giai đoạn. Tập đồ án này mặc dù có nhiều hạn chế nhƣng trong quá trình thực hiện đề tài đã giúp em tự đánh giá và hiểu kỹ hơn về các kiến thức chuyên môn, đó cũng là kết quả của nhiều năm học tập cùng với sự dạy dỗ rất tận tình của các thầy cô trong bộ môn điện tự động công nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô và đặc biệt là thầy giáo GS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn đã chỉ bảo rất tận tình để em hoàn thành quyển đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn. Hải phòng, ngày tháng năm Sinh viên thực hiện Nguyễn Đình Hải 55
56. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TSKH. Thân ngọc Hoàn, 2005, Máy điện, Nhà xuất bản Xây Dựng [2] Bùi Quốc Khánh,Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, 2005, Truyền động điện, Nhà xuất bản Khoa học kĩ thuật [3] S.A.Chudhury and S.P.Hasings, 1964, Dynamic braking of induction motors, AEI Eng., pp. 186-192 [4] F.Iliceto and A.Capsso, 1947, Dynamic equivalents of asynchronous motor loads in system stability studies, IEEE Trans. Power App.Syst.,vol. PAS-93, pp. 1650-1659 [5] M.G.Say, 1976, Alternating Current Machines, New York: Wiley [6] T.V.Sreenivasan, June 1959, Dynamic braking of 3-phase motors by capacitors, Proc. Inst. Elec. Eng., Paper 2865U, pp.279-283 [7] S.S.Murthy, B.Singh, and A.K.Tandan, 1981, Dynamic models for the transient analysis of induction machines with asymmetrical winding connections, Elec. Machines Electromech., vol. 6, pp. 479-492 [8] W.V.Lyon, 1954, Transient Analysis of Alternating Current Machines. New York: Wiley [9] D.C.White and H.H.Woodson, 1959, Electromechanical Energy Conversion. New York: Wiley [10] P.L.Alger, 1970, Induction Machines. New York: Gorden and Breach [11] S. SREENIVASA MURTHY, GUNNAR J. BERG, CHANDRA S.JHA, AJAY K. TANDON, 1984, A novel method of multistage dynamic bracking of three-phase induction motors. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS 56